Источники загрязнения атмосферы естественные и антропогенные: Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

Содержание

1. Источники загрязнения воздуха
2. Передвижные источники загрязнения воздуха
3. Стационарные источники загрязнения воздуха
4. Площадные источники загрязнения воздуха
5. Природные источники загрязнения воздуха

Загрязнение атмосферы – это наличие в воздухе опасных веществ, которые вызывают проблемы со здоровьем и наносят ущерб планете. Загрязнители могут включать вредные биологические вещества, а также твердые частицы. Загрязнение воздуха связано с рядом респираторных заболеваний и, согласно докладу Всемирной организации здравоохранения, считается причиной более 7 миллионов смертей во всем мире каждый год.

Некоторые загрязнители воздуха, такие как диоксид серы, вступают в реакцию с атмосферой, образовывая кислотные соединения, которые попадают обратно на землю в виде кислотных дождей. Кислотные дожди загрязняют воду и почву, тем самым влияя на биосферу. Инфильтрация кислотных дождей в почву изменяет ее уровень рН и, следовательно, влияет на сельскохозяйственную деятельность человека.

Загрязнение атмосферного воздуха происходит из широкого спектра источников, которые можно разделить на следующие четыре группы:

Передвижные источники загрязнения воздуха

К этой группе относятся все виды транспортных средств, от легковых автомобилей до кораблей, самолетов и ракет. Передвижные источники являются одной из наихудших форм загрязнения воздуха из-за токсинов, выбрасываемых в атмосферу (в их состав входит свинец). В последние годы количество транспортных средств на дорогах мира неуклонно растет. Поэтому выбросы в атмосферу также увеличиваются. Передвижные источники загрязнения воздуха также создают проблему для регулирования вредных выбросов.

Стационарные источники загрязнения воздуха

Неподвижные антропогенные источники загрязнения воздуха, такие как электростанции, тяжелая промышленность, котельные и нефтеперерабатывающие заводы. Стационарные источники определяются как источники, выбрасывающие не менее 10 тонн загрязнителя в год. Такие предприятия производят огромное количество токсичных веществ, и требую контроля со стороны властей.

Площадные источники загрязнения воздуха

К этой группе относятся небольшие источники загрязнения, которые по отдельности производят минимальные объемы вредных веществ, но в совокупности они составляют значительную часть общих выбросов. На них приходится более 50% всех выбросов твердых частиц в мире. Примерами площадных источников загрязнения воздуха являются городские центры и сельскохозяйственные районы.

Природные источники загрязнения воздуха

Природные явления, которые вызывают загрязнение воздуха включают извержения вулканов, биологический распад, пылевые бури и лесные пожары. Естественные источники часто упускаются из виду при обсуждении проблемы загрязнения воздуха. Однако они затмевают искусственные источники загрязняющих веществ, выбрасываемых во всем мире. Например, по некоторым оценкам, ежегодно из природных источников выделяется 90 млн тонн оксидов азота по сравнению с 24 млн тонн, полученных из антропогенных источников. Вулканы выбрасывают более 200 млн тонн оксида серы в атмосферу по сравнению с 69 миллионов тонн, выпущенных из искусственных источников.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Не все нашли? Используйте поиск по сайту

Search for:

Основные источники загрязнения атмосферы в крупных городах России

На территории нашей страны загрязнение воздуха происходит в основном из-за функционирования предприятий таких сфер, как: теплоэнергетика, производство черных металлов, добыча нефти и ее химическая обработка, транспортные перевозки, производство цветных металлов и строительных материалов.

Что касается западных стран, то там влияние разнообразных предприятий на состояние атмосферы другое. Например, в ФРГ, Соединенных Штатах, Великобритании больший урон атмосфере наносят автомобили (50-56%), а теплоэнергетика приводит к появлению всего лишь 16-20% загрязнений.

Самые опасные антропогенные источники, загрязняющие атмосферу

Рассмотрим подробнее основные искусственные (антропогенные) загрязнители воздуха:

• Электростанции и котельные

Во время сгорания твердого или жидкого топлива происходит образование дыма, в котором присутствуют компоненты полного и неполного сгорания. Их объем – значительный. Если говорить о степени экологичности топлива, то наиболее низка она у твердых его видов. Жидкое топливо и особенно газ гораздо более безопасны для окружающей среды. Современные предприятия и котельные интенсивно работают в направлении перестройки работы с целью использовать только безопасное топливо.

Во время работы атомных электростанций в атмосферу попадает большое количество самых разных токсичных соединений. Система отопления жилых зданий также играет большую роль в загрязнении окружающего нас воздуха. В ходе работы котельных выделяется много продуктов частичного сгорания, которые в больших количествах оседают на территориях вблизи мест сгорания. Происходит это из-за того, что трубы предприятий не имею достаточной для правильного удаления дыма высоты.

• Металлургия – черная и цветная

Работа предприятий данной сферы становится причиной масштабных выбросов загрязняющих веществ, в том числе и в составе парогазовых смесей.

• Химическая промышленность

Приводит к появлению относительно небольшого количества вредных компонентов – всего 2% из всех выбрасываемых в воздух. Однако они весьма опасны, потому что очень токсичны, концентрированы и разнообразны. Выбросы химических предприятий представляют собой значительную угрозу как для человека, так и для всего живого.

• Автомобили

Автомобили – это самые основные искусственные источники загрязнения атмосферы в крупных городах. Всего в мире используется несколько сотен миллионов машин, потребляющих огромное количество продуктов переработки нефти. Двигатели автомобилей, особенно старые-карбюраторные, выделяют много видов вредных веществ. Производителями автомобилей в наши дни введено в эксплуатацию много технических средств для снижения количества опасных выбросов. Так, современные двигатели можно настраивать, что приводит к уменьшению числа вредных компонентов в выхлопных газах в полтора раза. Если применить специальные нейтрализаторы, то газ и вовсе станет безопаснее в 6 раз.

А что еще загрязняет нашу атмосферу?

Кроме перечисленных, воздух постоянно загрязняют и предприятия таких сфер, как добыча различного минерального сырья, газа и нефти, и, конечно, мусоросжигательные заводы. Сельская хозяйство также является местом выброса опасных веществ. Они выбрасываются фермами, производящими мясо животных и птицы, хозяйства, использующие пестициды и пр.

Естественные источники загрязняют атмосферу реже, зато наносят заметно больший урон. Вспомним хотя бы дым от крупных лесных пожаров, которые несколько лет назад прокатились по Московской области и по всей России.

См. также:

• Космический мусор вокруг земли: классификация, способы утилизации
• Как производится утилизация энергосберегающих ламп
• Мусоровозы с боковой загрузкой: принцип работы, разновидности, видео

 

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

Избыточные концентрации посторонних веществ, поступающих в атмосферу, называются загрязнением атмосферного воздуха. В данной статье представлен обзор вредных загрязняющих веществ, выделяемых антропогенными источниками.

Транспорт и мобильность

Бензиновые и дизельные двигатели автомобилей, кораблей, поездов и других транспортных средств выделяют загрязняющие вещества, такие как окись углерода (CO), оксиды азота (NO _x ), твердые частицы (PM), диоксид серы (SO ₂ ) и летучие органические соединения (ЛОС). Трение от шин и износ тормозов также создают первичные, то есть прямые, выбросы твердых частиц. Кроме того, диоксид азота (NO ₂ ) и летучие органические соединения, выбрасываемые автотранспортом, также подвергаются фотохимическим реакциям с образованием озона (O ₃ ).

В Европе более 40% выбросов NO _x и почти 40% первичных выбросов PM _2.5 связаны с дорожным транспортом. В США 35,8% CO и 32,8% NO _x связаны с автомобильным транспортом.

Промышленность и отопление

Сжигание ископаемого топлива, такого как уголь и нефть, в промышленных процессах на электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах и фабриках приводит к выбросу различных загрязняющих веществ, большинство из которых идентичны тем, которые выбрасываются транспортом и транспортом. Кроме того, химические процессы и летучие побочные продукты промышленности также вызывают выбросы ЛОС.

В Европе около 60% оксидов серы образуется в результате производства и распределения энергии. В США на стационарные источники сжигания топлива, такие как электростанции и промышленные котлы, приходится 73,2% загрязнения диоксидом серы.

Сельское хозяйство

Широкий спектр соединений азота (NO, NO ₂ , N ₂ ), включая аммиак (NH ₃ ), может быть отнесен к производству удобрений, сельскохозяйственной технике и обращению с отходами животноводства в сельском хозяйстве. . Кроме того, метан (CH ₄ ) выделяется в процессе пищеварения скота.

В Европе сельскохозяйственная деятельность является причиной примерно 90% выбросов аммиака и 80% выбросов метана. В США на животноводство и использование навоза приходится 46 % выбросов метана.

Другие источники

Не все загрязнения воздуха происходят в результате деятельности человека: Песчаные и пыльные бури из пустынь, таких как Сахара, Гоби и Такла-Макан, ответственны за загрязнение ТЧ _{2. 5} из-за размера разбросанных зерен. Лесные пожары генерируют высокие уровни загрязнения твердыми частицами, а также CO и NO _x . Вулканы выделяют NH ₃ и SO ₂ во время извержений, которые могут образовывать вторичные ТЧ в сочетании с другими загрязняющими веществами в атмосфере. Соль из морских брызг также представляет собой загрязнение PM, на долю которого приходится до 80% уровней частиц в прибрежных районах. Даже растения являются источником выбросов ЛОС, потому что они используют загрязняющие вещества для адаптации к стрессу окружающей среды, общения с другими растениями и защиты от насекомых.

Источники загрязнения необходимы для эффективной борьбы за чистоту воздуха

Очевидно, что загрязнение воздуха является серьезной проблемой для городов. Как указано в этой статье, загрязняющие вещества поступают из разных источников, и не всегда ясно, откуда именно. Это затрудняет управление загрязнением воздуха. Следовательно, для идентификации источников необходимы данные высокого разрешения из городской среды. Датчики качества воздуха, входящие в состав пакета Environmental Intelligence Suite от Breeze Technologies, позволяют вам получать именно такие данные. Надежные, доступные по цене и созданные на основе новейших технологических разработок, наши датчики малого форм-фактора могут быть развернуты практически в любом месте для простого создания сетей мониторинга качества воздуха в городах и регионах. Они отслеживают все основные загрязнители воздуха в режиме реального времени, а данные оцениваются и калибруются в нашем облаке экологической информации. Результат: четкое понимание и аналитика для эффективных действий по очистке воздуха.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать отслеживать загрязнение воздуха в вашем городе уже сегодня!

Источники загрязнителей атмосферного воздуха — Загрязнение атмосферного воздуха

1.2.1. Введение

Хотя существуют сотни источников загрязнения атмосферного воздуха, категории источников, которые являются крупнейшими источниками большинства загрязнителей воздуха во многих местах, включают: выбросы транспортных средств; стационарная генерация электроэнергии; другие промышленные и сельскохозяйственные выбросы; отопление жилых помещений и приготовление пищи; повторное излучение с земных и водных поверхностей; производство, распространение и использование химикатов; и природные процессы (Унгер и др. ., 2010). Учитывая большие различия в количестве и плотности этих источников, а также в их конструкции, источнике топлива и эффективности технологии контроля выбросов, относительный вклад этих источников в концентрацию и воздействие загрязнения воздуха значительно варьируется в зависимости от местоположения.

Ежедневные, еженедельные и сезонные изменения активности источника, а также метеорологические факторы также могут привести к очень большим изменениям во временных трендах концентраций загрязняющих веществ в атмосфере и относительного вклада различных источников.

Источники загрязнения атмосферного воздуха можно разделить на несколько типов. Это может быть полезно для понимания пространственного и временного распределения выбросов из источников, которое оказывает большое влияние на воздействие выбросов из различных источников. Источники обычно подразделяются на три большие группы: первичные, вторичные и источники повторных выбросов. Первичный источник возникает в результате прямых выбросов из источника загрязнения воздуха. Напротив, вторичный источник возникает в результате образования загрязняющего вещества в атмосфере в результате химической реакции прекурсоров, выбрасываемых из источников загрязнения воздуха. Наконец, источник повторного выброса возникает в результате осаждения первичных или вторичных загрязнителей на земной или водной поверхности с последующим повторным выбросом в атмосферу.

Не все загрязнители попадают исключительно в одну группу, но во многих местах классификация загрязнителя по этим категориям может дать представление о градиентах воздействия. Вторичные источники и источники повторных выбросов, как правило, имеют меньшие временные и пространственные градиенты концентрации, чем первичные источники, из-за физических процессов, контролирующих их выбросы. Первичные источники могут быть далее подразделены на точечные источники, мобильные источники и площадные источники. Выбросы из точечных источников происходят из дымовых труб и, как правило, приводят к очень большим пространственным и временным градиентам концентрации. Мобильные источники связаны с транспортом и, как правило, имеют большие пространственные градиенты вблизи дорог, но имеют тенденцию быть более однородными вдали от дорог в городских районах. Площадные источники — это источники с относительно рассредоточенными выбросами на больших площадях, которые приводят к относительно постоянным вкладам источников в пространстве, но могут иметь очень большие временные изменения в выбросах. Кроме того, летучие источники, в том числе летучие органические соединения и пыль, возникают в результате утечки газов из складских и погрузочно-разгрузочных сооружений и повторного взвешивания пыли соответственно. Природа этих категорий источников приводит к вкладам источников и воздействиям, которые могут быть параметризованы с помощью физических и статистических моделей для представления концентраций загрязняющих веществ с учетом коэффициентов выбросов.

Оценки вклада источника в концентрацию загрязняющих веществ в атмосфере и воздействие могут быть получены с помощью моделей переноса, моделей рецепторов или гибридных моделей, которые объединяют аспекты моделей переноса и моделей рецепторов. Транспортные модели используют кадастры выбросов наряду с математическими представлениями скорости и направления ветра для оценки концентрации загрязняющих веществ во времени и пространстве. В моделях рецепторов используются измерения загрязняющих веществ в заданном месте или измерения индивидуального воздействия для выяснения источников загрязнителей (EPA, 2014; Европейская комиссия, 2014). Разумная уверенность в моделях распределения источников обычно требует согласования между моделями переноса и рецептора, но это не всегда достигается, если применяемые модели недостаточно разработаны.

В местах или сценариях, где модели переноса и реципиентов не разработаны, использование кадастров выбросов и фракций поступления по конкретным источникам может обеспечить разумные оценки воздействия и источников воздействия.

содержит глобальную инвентаризацию антропогенных выбросов основных глобальных загрязнителей по секторам в 2000 году. В среднем по миру электроэнергетика и промышленность были двумя основными антропогенными источниками выбросов SO ₂ . Эти два сектора вместе со сжиганием биомассы и автомобильным транспортом также внесли значительный вклад в выбросы NO 9.0069 _x излучение. Сжигание биомассы, бытовое биотопливо, автомобильный транспорт и промышленность были наиболее важными источниками выбросов углерода, включая CO, ЧУ, ОС и ЛОС (Unger et al ., 2010). Важно отметить, что относительный вклад источника и абсолютный вклад источника в эти загрязняющие вещества значительно различаются в разных регионах мира, в городских районах и в разные времена года.

Таблица 1.3

Инвентаризация глобальных антропогенных выбросов загрязнителей воздуха по секторам в 2000 г.

1.2.2. Фотохимические окислители

Фотохимические окислители представляют собой вторичные загрязнители, образующиеся в ходе фотохимических реакций в атмосфере. Эти окислители имеют короткое время жизни, но постоянно образуются и разрушаются в результате химических реакций, что приводит к псевдостационарным концентрациям, которые важны для химической обработки и могут вдыхаться. Эти окислители включают озон, перекись водорода, кислоты, пероксиацетилнитрат и реактивные радикалы. Реакционноспособные радикалы, которые включают гидроксильный радикал, кислородный радикал, водородный радикал и некоторые другие радикалы, имеют очень короткое время жизни и обычно не измеряются (Finlayson-Pitts & Pitts, 2000a). Большое количество летучих органических соединений, летучих органических соединений и нелетучих органических соединений также образуется в фотохимическом смоге, а некоторые из них являются окислителями (см. раздел 1.2.10). Озон часто используется в качестве индикатора этих окислительных соединений.

Фотохимические окислители образуются в присутствии солнечного света в результате химических реакций ЛОС и NO _x . Более подробное обсуждение источников NO _x и ЛОС представлено в разделах 1.2.6 и 1.2.10 соответственно.

Учитывая нелинейный отклик производства озона в результате реакции ЛОС и NO _x , относительные вклады источников в озон не могут быть напрямую масштабированы из относительных вкладов источников в ЛОС и NO _х . Модели химического переноса необходимы для распределения дополнительного озона по источникам (Cohan et al ., 2005).

1.2.3. Твердые частицы

Размер атмосферных частиц может быть связан с их источниками из-за физических процессов, которые формируют атмосферные частицы, и атмосферных процессов, которые контролируют судьбу и эволюцию распределения размеров частиц в атмосфере.

Крупнодисперсные ТЧ (частицы с аэродинамическим диаметром от 2,5 мкм до 10 мкм) образуются в основном в результате физических процессов, включая ресуспендирование почвы и дорожной пыли, морские брызги, возделывание сельскохозяйственных культур, истирание транспортных средств (т. е. износ шин и тормозов) и летучую пыль выбросы от промышленных источников.

Частицы типа накопления (частицы диаметром от 0,2 мкм до 2,5 мкм) включают преимущественно конденсацию вторичных неорганических и органических соединений и частицы типа коагулированных ядер (частицы диаметром <0,2 мкм). Эти частицы состоят преимущественно из вторичных ионов сульфата и бисульфата, вторичных ионов нитратов, вторичных ионов аммония и углеродистых ТЧ из первичных и вторичных источников, но также включают некоторые материалы земной коры из-за того, что частицы режима накопления включают частицы сверхмикрометра.

Частицы ядра происходят преимущественно из источников горения и атмосферного зародышеобразования. У них относительно короткое время жизни в атмосфере, прежде чем они либо вырастут, чтобы стать аккумулирующими частицами, либо коагулируют, чтобы сформировать аккумулирующие частицы. Ядерные частицы обычно обогащаются углеродсодержащими аэрозолями и металлами, образующимися при сжигании тяжелой нефти и топлива, а также выбросами при высокотемпературной обработке металлов.

Крупнодисперсные ТЧ состоят преимущественно из неорганических материалов земной коры, абразивных частиц из мобильных источников и промышленных источников, а также морских брызг.

Следует отметить, что PM _2.5 включает частицы ядерной моды и частицы накопительной моды, а PM ₁₀ включает частицы ядерной моды, частицы накопительной моды и крупные частицы (Watson, 2002).

Усилия по распределению ТЧ по источникам обычно были направлены на распределение массы частиц по источникам; тем не менее, есть некоторые исследования, которые использовались для распределения источников компонентов ТЧ (Querol et al . , 2007; Heo и др. ., 2013).

Чжан и др. . (2007) проанализировали общий состав мелкодисперсных ТЧ в более чем 30 местах в Северном полушарии, включая городские, сельские и отдаленные районы. Они обнаружили, что органические соединения составляют 18–70 % массы PM, сульфат-ион — 10–67 %, нитрат-ион — от нескольких процентов до 28 %, а ион аммония — 7–19 % массы PM. ЭУ и материалы земной коры также являются важными источниками мелкодисперсных ТЧ с точки зрения воздействия на человека и здоровья. Материал земной коры обычно составляет 5–20% PM 9.0009 2,5 в большинстве местоположений в Европе и США (Chow & Watson 2002; Belis et al ., 2013), а ЭУ обычно составляет около 5–10% массы мелкодисперсных ТЧ. Хотя уровни PM _2,5 в Китае намного выше, чем в городах Северной Америки и Европы, относительный состав в мегаполисах Китая аналогичен (Chan & Yao, 2008; Cao et al. ., 2012). Кроме того, морские брызги и дорожная соль (используемые в холодном климате для таяния снега и льда на дорогах) могут составлять до 5–10% массы мелкодисперсных ТЧ (Chow & Watson 2002; Belis 9). 0069 и др. ., 2013).

Сульфат-ион в мелкодисперсных и ультратонкодисперсных ТЧ образуется преимущественно в результате окисления SO ₂ , которое в основном образуется в результате сжигания серосодержащих ископаемых видов топлива без контроля выбросов. Дополнительная информация об источниках SO ₂ представлена ​​в разделе 1.2.4.

На вклад ионов нитрата и иона аммония в мелкодисперсные ТЧ влияет тот факт, что две основные формы иона нитрата – азотная кислота и нитрат аммония – являются полулетучими соединениями, которые могут существовать как в газовой фазе, так и в фазе частиц. Химия атмосферы, температура и влажность контролируют уровень NO 9.0069 _x преобразование в азотную кислоту. Более подробная информация представлена ​​в Разделе 1.2.6

. Источники углеродсодержащих мелкодисперсных ТЧ были большой областью исследований за последнее десятилетие, и инструменты для понимания вклада первичных источников углеродсодержащих ТЧ и разделения между первичными и вторичными органическими аэрозоли довольно продвинуты и демонстрируют достаточно хорошее согласие (Docherty et al . , 2008; Snyder et al ., 2009a; Zhang et al ., 2009а; Heo и др. ., 2013). Напротив, в настоящее время все еще трудно количественно определить конкретные источники вторичных органических аэрозолей. Среди первичных источников тонкодисперсных органических аэрозолей преобладают источники горения, включая бензиновые и дизельные двигатели, сжигание угля и мазута, сжигание биомассы и приготовление пищи (Schauer et al. ., 1996; Bond ). и др. ., 2004). Как отмечалось ранее, распределение источников и их топлива, операции и степень контроля выбросов могут иметь очень большое влияние на их относительный вклад в первичные органические аэрозоли, в которых могут преобладать мобильные источники в таких городах, как Лос-Анджелес (США). , Тель-Авив (Израиль), Амман (Иордания) и Мехико (Мексика) (Камень 9).0069 и др. ., 2008; von Schneidemesser и др. ., 2010; Heo et al ., 2013), путем сжигания биомассы в таких местах, как Катманду (Непал) и сельская местность Северной Каролины (США) (Sheesley et al . , 2007; Stone et al ., 2010), или несколько источников возгорания в таких местах, как Пекин (Китай) (Zheng et al ., 2005).

Выбросы ЭУ в основном находятся в субмикрометровом диапазоне, а вклад ЭУ в атмосферные ТЧ в основном приходится на ТЧ _2,5 дробь. EC в основном возникает в результате пиролиза во время сгорания из таких источников, как сжигание угля, сжигание мазута, дизельных двигателей, плохо работающих бензиновых двигателей и сжигание биомассы. Поскольку в Европе, США и Канаде на большинстве стационарных источников электроэнергии, а также на дизельных двигателях устанавливаются средства контроля ТЧ, концентрации ЭУ в этих местах продолжают снижаться. В регионах мира, где выбросы дизельных двигателей не контролируются и существуют большие первичные выбросы от сжигания остаточного топлива и твердого топлива, эти источники преобладают в вкладе в ЕС.

Вклад источников в ТЧ ₁₀ может быть представлен как сумма вкладов источников в мелкодисперсные ТЧ плюс вклады источников в крупнодисперсные ТЧ. Было обнаружено, что в бассейне Лос-Анджелеса (США) крупные ТЧ в среднем составляют около 50 % материала земной коры, 20 % вторичных неорганических ионов, 20 % ОС и 10 % морских брызг (Cheung et al . , 2011). Аналогичные результаты наблюдались в Соединенном Королевстве (Yin & Harrison, 2008). В местах, затронутых пыльными бурями, вклад пыли в крупные и мелкие ТЧ может быть значительно выше с точки зрения концентраций и относительного вклада.

Данные инвентаризации выбросов могут обеспечить оценку источников первичных выбросов ТЧ в глобальном или локальном масштабе (Bond et al ., 2004; Corbett et al ., 2007).

1.2.4. Диоксид серы

Естественные источники SO ₂ включают атмосферное окисление соединений серы, выделяемых микробами в океане и анаэробным разложением органических материалов в земной среде. В некоторых местах, например в Мехико и некоторых частях Японии, SO 9Выбросы 0009 2 вулканов также влияют на городские районы и воздействие SO ₂ (de Foy et al . , 2009; Kitayama et al ., 2010).

Однако в большинстве мест в мире, подверженных влиянию антропогенных выбросов, выбросы SO ₂ из естественных источников обычно намного ниже, чем антропогенные выбросы. SO ₂ в городских и промышленных районах в основном возникает из-за сжигания без контроля выбросов серосодержащего топлива и из неконтролируемых предприятий по обработке металлов, которые обжигают сульфидные руды для получения оксидов металлов. Кадастры выбросов могут дать хорошее представление об источниках SO ₂ , с учетом возможности точной оценки содержания серы в топливе (Bhanarkar et al ., 2005; Smith et al ., 2011; Ozkurt et al ., 2013). Многие страны приняли правила и технологии для снижения содержания серы в бензине и дизельном топливе; тем не менее, во всем мире все еще существует большое количество стран, которые не имеют надлежащего контроля за выбросами SO ₂ и не снизили уровень содержания серы в топливе для мобильных источников. Исторически существовали предприятия по переработке нефти и сжижению угля, которые удаляли серу во время переработки топлива и выбрасывали ее в виде SO 9 .0009 2 непосредственно в атмосферу. Неясно, работают ли такие объекты до сих пор, но они могут быть важными источниками в некоторых районах, где не существует надлежащего контроля за выбросами.

Кроме того, в некоторых регионах, где уголь сжигается для отопления жилых помещений и приготовления пищи, может иметь место очень сильное воздействие SO ₂ .

1.2.5. Монооксид углерода

Образование CO в основном происходит из-за плохого смешения воздуха для горения и топлива для горения, что приводит к неполному сгоранию. Основными источниками концентраций CO на открытом воздухе в городских районах являются автомобильный транспорт (бензиновые или дизельные двигатели) (IARC, 2013a), внедорожные двигатели и деятельность по сжиганию биомассы.

Использование каталитических нейтрализаторов для преобразования выбросов CO в CO ₂ для дорожных бензиновых двигателей снижает выбросы CO.

В сельских районах и местах, где топливо из биомассы обычно используется для приготовления пищи и отопления жилых помещений, концентрации CO на открытом воздухе обычно преобладают в результате сжигания биомассы. Аналогичным образом, лесные пожары и контролируемое сжигание растительности также могут быть очень крупными источниками CO.

Несколько глобальных оценок CO можно использовать для понимания регионального распределения источников CO с использованием кадастров выбросов и моделей переноса химических веществ (Holloway и др. ., 2000). В городском масштабе можно использовать инверсные модели для понимания вклада местных источников в выбросы CO (Bergamaschi et al ., 2000).

1.2.6. Оксиды азота

Источниками NO _x в глобальном масштабе преобладают сжигание ископаемого топлива, микробная активность в почве и сжигание биомассы с меньшим вкладом молний и стратосферного окисления закиси азота (N ₂ O).

В городских районах сжигание ископаемого топлива часто является доминирующим источником и включает в себя стационарное производство электроэнергии, дизельные и бензиновые двигатели. Высказывались опасения, что технологии доочистки дизельных двигателей, направленные на сокращение выбросов ТЧ, изменят распределение NO 9.0069 _x выбросы в сторону NO ₂ , что приведет к более высокому воздействию NO ₂ вблизи дорог (Grice et al ., 2009).

В сельской местности, где распространено сжигание твердого топлива в жилых помещениях, сжигание твердого топлива в жилых помещениях и микробная активность в почвах обычно являются доминирующими источниками NO _x .

Аммиак является основным загрязнителем и в национальных масштабах выбрасывается в основном в результате сельскохозяйственной деятельности, включая прямые выбросы от животноводческих отходов, выбросы от разбрасывания навоза и выбросы от использования синтетических удобрений (Battye и др. ., 2003). В городских районах в выбросах аммиака преобладают выбросы из мобильных источников (Battye et al ., 2003), которые являются результатом трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов, чрезмерно восстанавливающих NO _x до аммиака (Fraser & Cass, 1998). .

В рамках фотохимического цикла NO реагирует с озоном с образованием NO ₂ , а NO ₂ подвергается фотолизу в присутствии солнечного света с образованием NO. Этот фотохимический цикл является ключевым компонентом образования озона и производства фотохимических окислителей.

Модели переноса химических веществ, в которых используются кадастры выбросов, оказались очень успешными при моделировании концентраций NO _x в масштабе континента (Karner et al ., 2010) и континентального масштаба (Stedman et al ., 1997; Martin и др. ., 2003). Такие модели являются эффективным средством количественной оценки источников NO _x в различных временных масштабах для текущих и будущих сценариев.

1.2.7. Свинец и другие токсичные металлы

Нелетучие металлы являются компонентами атмосферных ТЧ и могут сильно влиять на их биологическую активность. Промышленные источники могут быть очень крупными источниками металлов, которые могут быть обнаружены в атмосферных ТЧ, хотя металлы не вносят основной вклад в массу частиц (Schauer et al . , 2006; Snyder et al ., 2009b). В отсутствие промышленных источников выбросы с дорог и стационарные электростанции, как правило, являются крупнейшим источником многих токсичных металлов в городской атмосфере. Тормозные системы автотранспортных средств и подземного общественного транспорта выделяют металлы, потенциально опасные для человека, включая железо, медь, хром, стронций, марганец и сурьму (Schauer 9).0069 и др. ., 2006; Кам и др. ., 2013). Стационарное производство электроэнергии, не имеющее надлежащих средств контроля частиц, может оказать существенное влияние на концентрацию и воздействие металлов. В местах, где остаточные масла используются для отопления и отсутствуют средства контроля выбросов, очень высокие концентрации никеля и ванадия могут быть обнаружены в атмосферных ТЧ (Peltier et al ., 2009). Точно так же летучая зола угля может содержать относительно высокие уровни мышьяка, меди, хрома, цинка, сурьмы, селена и кадмия (Ratafia-Brown, 19). 94), и если летучая зола не контролируется с помощью технологий доочистки, то выбросы будут способствовать повышенному присутствию токсичных металлов в ТЧ с подветренной стороны объекта. В развивающихся странах неконтролируемые выбросы из печей для обжига кирпича, мусоросжигательных заводов и цементных заводов являются важными источниками металлов для населения, проживающего вблизи этих объектов (Christian et al ., 2010; Tian et al ., 2012). Существует очень мало комплексных исследований инвентаризации выбросов мелких твердых частиц металлов; Ссылка и др. . (2009) представили оценку кадастра выбросов с пространственным разрешением для 10 металлов, классифицированных Агентством по охране окружающей среды США (US EPA) как токсичные для воздуха, из 84 категорий источников.

1.2.8. Летучие металлы, включая ртуть

Концентрации ртути в атмосфере в основном определяются газообразной элементарной ртутью (ГЭМ), реактивной газообразной ртутью (РГМ) и ртутью в виде частиц (Hg-P). RGM и Hg-P образуются в атмосфере в результате окисления GEM. Глобальные антропогенные выбросы ртути были оценены Pacyna и др. . (2010). В глобальном масштабе в 2005 г. сжигание ископаемого топлива (в основном угля) было крупнейшим источником выбросов ГЭУ, на долю которого приходилось около 45% антропогенных выбросов; на кустарную / мелкомасштабную добычу золота приходилось около 18%, а на промышленное производство золота — 5–6%. На другие горнодобывающие и металлургические предприятия, а также производство цемента приходилось около 10% глобальных антропогенных выбросов в атмосферу. Доля выбросов от сжигания отходов и источников использования продуктов оценить труднее (Pacyna и др. ., 2010).

GEM является глобальным загрязнителем, время существования которого в атмосфере составляет от нескольких месяцев до нескольких лет. В большинстве городских и сельских местностей на открытом воздухе уровни GEM обычно находятся в диапазоне 2–10 нг/м ³ , а концентрации RGM и Hg-P обычно находятся в диапазоне от десятков до сотен пиктограмм на кубический метр. Местные источники GEM, включая антропогенные источники и повторные выбросы с земных и водных поверхностей, могут повышать локальные концентрации до 5–10 нг/м 9 .0355 3 или сотни нанограммов на кубический метр вблизи крупных источников ртути (Manolopoulos et al ., 2007).

Помимо ртути в атмосфере были измерены другие летучие металлы, включая соединения алкилсвинца (Wang et al ., 1997), арсины и метиларсины (Mestrot et al ., 2009) и селен соединений (Zhang et al. ., 2002).

1.2.9. Полициклические ароматические углеводороды

Плохие условия сжигания могут привести к высоким выбросам ПАУ и часто связаны со сжиганием жидкого и твердого топлива. Бензо[ a ]пирен (B[ a ]P) представляет собой специфический ПАУ, образующийся в основном при сжигании органических материалов, таких как древесина, и выхлопных газов автомобилей, особенно дизельных. Загрязнение B[ a ]P представляет собой в основном проблему в странах, где распространено домашнее сжигание угля и древесины (EEA, 2013).

В 2007 г. было подсчитано, что общий глобальный выброс 16 ПАУ в атмосферу происходит в результате сжигания биомассы в жилых/коммерческих целях (60,5%), сжигания биомассы на открытом воздухе (сжигание сельскохозяйственных отходов, вырубка лесов и лесные пожары) (13,6%) и расход бензина дорожным автотранспортом (12,8%) (Shen и др. ., 2013).

1.2.10. Другие органические соединения, включая летучие органические соединения, летучие органические соединения и твердые органические вещества

В атмосфере можно обнаружить тысячи органических соединений. Это компоненты ископаемого топлива, частично сгоревшие компоненты ископаемого топлива и продукты пиролиза ископаемого топлива; выбросы промышленных химикатов, приготовления пищи и сжигания биомассы; биогенные соединения, выделяемые растениями; и органические соединения, образующиеся в атмосфере (EEA, 2013; Oderbolz и др. ., 2013). Эти соединения включают ЛОС, нелетучие органические соединения, которые присутствуют в атмосферных ТЧ, и СЛОС, которые присутствуют как в газовой фазе, так и в фазе частиц. Многие известные или предполагаемые канцерогены (таблица 1.2) поступают из источников горения; они включают бензол, 1,3-бутадиен, формальдегид, ацетальдегид, акролеин и нафталин (EPA, 2006). Промышленные объекты и потребительские товары также являются важными источниками ароматических ЛОС, кислородсодержащих ЛОС и галогенированных ЛОС. Эти химические вещества включают бензол, толуол, ксилолы, этилбензол, метилэтилкетон, ацетофенон и трихлорэтилен. Кроме того, некоторые летучие органические соединения, представляющие потенциальную опасность, также образуются в атмосфере в результате фотохимических реакций; к ним относятся формальдегид, ацетальдегид и нитробензол. Существует также группа стойких органических загрязнителей (СОЗ), в которую входят многие СЛОС, такие как полихлорированные бифенилы, полибромированные бифенилы, фураны и диоксины, а также несколько пестицидов и инсектицидов, которые могут выбрасываться непосредственно из источников загрязнения воздуха или повторно выбрасываться из предыдущих источников. загрязнение в результате улетучивания или ресуспендирования почвенного материала (EPA, 2006; EEA, 2013).

Тремя основными источниками ЛОС в Азии являются стационарное сжигание, использование растворителей и красок и транспорт; доля каждого из этих источников колеблется от 25% до 50% в зависимости от региона (Kurokawa et al ., 2013). Сообщалось, что в Европе использование растворителей и продуктов составляет около половины общих выбросов ЛОС; вклад трех других основных источников ЛОС – коммерческого, институционального и бытового использования энергии; автомобильный транспорт; и производство энергии – по 10–20% каждая (EEA, 2013). В США в 2008 г. Агентство по охране окружающей среды США сообщило, что относительный вклад источника составляет 50 % для транспорта и по 20 % для использования растворителей и промышленных процессов (EPA, 2013d).

В последние годы был достигнут значительный прогресс в разработке кадастров выбросов, включая текущие и будущие выбросы диоксинов (Quass et al . , 2004). Для оценки источников органических соединений, которые как образуются в атмосфере, так и вступают в реакцию в атмосфере, таких как формальдегид, необходимы модели химического переноса (Zheng et al ., 2005). Было проведено несколько комплексных оценок кадастров выбросов токсичных органических соединений, которые используются для определения комплексного риска из этих источников в разбивке по источникам и рецепторам (George и др. ., 2011; Луо и Хендрикс, 2011).

1.2.11. Минеральная пыль и волокна

Ревзвешенная пыль с дорог, сельскохозяйственных угодий, промышленных источников, строительных площадок и пустынь является основным источником ТЧ во многих регионах мира. Дорожная пыль также содержит металлы, связанные с автомобилями (Schauer et al. ., 2006). Сельскохозяйственные почвы часто содержат металлы, которые накапливаются из удобрений и отходов животноводства, а содержание пыли от промышленных источников и строительных площадок будет зависеть от конкретных технологических процессов, происходящих на этих объектах.

Хотя такие волокна, как асбест, обычно не измеряются в атмосферном воздухе, они могут быть частью смеси атмосферных загрязнителей. Использование асбеста ограничено или запрещено во многих странах. Тем не менее, в некоторых районах загрязнение асбестом атмосферного воздуха может по-прежнему возникать в результате выбросов асбестосодержащих строительных материалов, асбестовых тормозов, используемых в транспортных средствах, и деятельности по добыче асбеста (IARC, 2012a).

1.2.12. Биоаэрозоли

Биоаэрозоли являются частью атмосферных ТЧ. Термин «биоаэрозоль» относится к переносимым по воздуху биологическим частицам, таким как бактериальные клетки, грибковые споры, вирусы и пыльца, и их продуктам, таким как эндотоксины (Stetzenbach 9).0069 и др.

., 2004). В атмосферном воздухе был измерен широкий спектр этих биологических материалов, включая плесень, споры, эндотоксины, вирусы, бактерии, белки и ДНК (Yeo & Kim, 2002). Знания о динамике и источниках переносимых по воздуху микробных популяций все еще скудны.